仿真操作虚拟实验系统的设计与实现

0 引言

随着医学影像技术的不断发展和影像设备的更新换代，DSA已普遍应用于心脏和血管系统以及全身各部位和脏器相关疾病的诊断检查，尤其对大血管和各系统血管及其病变的诊断检查等方面优于其他检查手段，因而被认为血管性疾病诊断的金标准[1,2]。与CT和磁共振成像(MRI)同为现代医学影像学的三大主要进展。

所以对于影像、影像技术和生物医学工程专业医用电子仪器方向的学生来说对DSA设备的学习必不可少的，但是由于设备价格昂贵，安装和使用环境要求高、医院内手术量大、且学生人数多的问题，使得学校不能正常的进行实验课程的开展，学生也就根本不可能去机房进行实地学习和正真的对机器进行操作，也存在着X射线辐射的危害，使得学生对DSA的学习只是停留在教师PPT的介绍和书本上理论知识的阐述[3]。因此我们设计了一款DSA仿真操作虚拟实验系统（软件名称：DSA仿真操作虚拟实验系统V1.0,开发完成日期：2018年01月10日,登记号：2018SR）。该系统可以让学生利用手机或者电脑进行有关DSA设备的实验操作，为学生提供了一个DSA仿真操作实验平台[4,5]。有助于学生联系和融合所学理论知识，利用校园网络或者互联网可以不分时间地点的进行实验学习，从而取得更好的学习效果[6]。

1 系统简介

系统是以德国西门子（Zeego/Zee）机型软件系统为模板设计的，采用visual studio2010开发平台和C#语言，数据库为Access，实现了学生可以在电脑上单机运行，也可以部署在服务器上，学生利用手机或者电脑通过输入网址随时随地进行登录后使用[7]。系统的运行环境是Windows7操作系统，电脑配置需要达到CPU：英特尔酷睿i5；内存：4G以上；硬盘：500G。系统主要包括了用户登录、信息输入和模式选择、参数设置、图像后处理四大部分。在学生进行软件实验的时候，可以通过这四个部分的操作流程达到对DSA设备的一个深入了解。对于不同专业的学生有着不同的练习方法，影像技术和医工的学生则可以把实验重心放在设备原理及操作方面，而影像专业的学生则可以把重心放在图像显示和后处理中，通过影像的显示及处理来增加影像诊断能力。

在进行系统实验的时，首先输入正确的用户名和密码进行系统登录，之后便是患者信息的输入，点击“NEW PATIENT”按钮进入新病人登记页面，如图1所示。进入页面，需要输入病人基本信息，其中黑色加粗字体为必填项（PATIENTNAME,PATIENT_ID,BIRTHDATE,WEIGHT,ACCESS_ID,EXAMNAME）。因为实际DSA设备检查手术的时候也需要进行患者信息的登记，且该系统的后续图像显示是通过病人名称、ID、体重等来进行图像数据库的记录定位和数据调取的。填写完信息之后，需要进行Patient comment病人体位选择，有头先进仰卧、头先进俯卧等。最后进行的是手术模式的选择：CARD主要是心脏冠脉介入、起搏器及电生理手术；DSA Body主要是体部DSA模式；DSA Extremities主要是外周血管DSA模式；PERIVISION为步径模式；NEURO为神经介入模式用于脑血管造影；DR为数字摄影模式，用于器官、消化道支架的植入术；DYNACT为旋转三维采集模式。常用模式用的最多的为CARD HDR、DSA BODY、PERIVISION、NEURO。

参数设置页面如图2所示，可以对一些参数，如采集时间、采集帧数显示和选择、透视时间等进行设置。

图1 新病人登记页面

图2 参数设置页面

图像采集之后系统也可以显示造影剂在血管中的动态图像，如图3所示为造影剂流动过程中某一刻的画面显示。图像采集完成之后需要进行Postproc后处理。在View任务卡中有单幅大图显示、黑白翻转、多幅小图显示、图像放大缩小。Image任务卡中有图像上下和左右翻转、图像融合（就是将一个序列的多幅图像进行叠加并融合）。DSA后处理任务卡中有蒙片选择（蒙片：不含造影剂的图片）、像素位移、和蒙片移动。Tools任务卡中有勾画、直线和角度测量、查看血管3D建模图像，左侧图像显示区域会出现3D旋转图像如图4所示，可以通过图像的旋转，并且可以连续回放，360度观察血管状态，从而发现病灶所在等[8]。

图3 动态图像显示

图4 3D旋转图像

2 系统重点难点实现

重点：DSA仿真操作虚拟实验系统的设计，想要做到仿真，首先就要从页面布局上做到和真正DSA设备操作软件一致，这样才可以让学生在使用该系统时与真实DSA设备差别不大。而这也就是最重要的一点，当进行页面布局的时候，需要对页面整体布局、页面中背景颜色、页面中图像显示区域、按钮等有一个初步的设定。在VS2010编程之后，页面布局实现完成，这样才可以进行之后页面内容的丰富。可以首先针对布局差别不大的页面建立一个母版页，利用母版页进行修改，从而达到前后页面布局一致的效果。

文章来源：《系统科学学报》 网址: http://www.xtkxxb.cn/qikandaodu/2021/0629/557.html